Сегодня ученые всерьез озабочены тем, чтобы человек мог пройти по жизни до самого ее конца активным, в здравом уме и твердой памяти. Одна из «болезней старения», которые этому препятствуют, болезнь Альцгеймера, приводит к тяжелому слабоумию. Эффективного лечения до сих пор нет. В поисках решения проблемы ученые пытаются раскрыть механизмы возникновения и развития болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний, для чего необходимо понять закономерности образования характерных для них патологических белковых структур – амилоидных фибрилл
Структурная биоинформатика и технологии компьютерного моделирования – мощный аналитический и предсказательный инструмент современной молекулярной биологии, позволяющий без каких-либо экспериментальных процедур с высокой точностью ответить на вопрос, как в действительности выглядит белковая молекула, каков способ укладки ее аминокислотной «цепочки», а также как и почему он может измениться.
Молекулы некоторых белков, в норме имеющих форму глобулы (сферы), могут принимать патологическую форму, разворачиваясь и слипаясь в длинные нити, образуя структуры в виде амилоидных фибрилл. Такие изменения пространственной организации белков могут спровоцировать развитие целого ряда тяжелейших заболеваний – болезни Альцгеймера, Паркинсона, Крейтцфельда-Якоба, бокового амиотрофического склероза... Перед структурной биоинформатикой и молекулярной биологией стоит задача понять, какие белки могут образовывать фибриллы, научиться предсказывать этот процесс, а затем и препятствовать ему.
Один из инструментов для решения этой задачи – разработка научного руководителя лаборатории структурной биоинформатики и молекулярного моделирования НГУ к. б. н. А. В. Каява, программа ArchCandy. Предсказания этой программы базируются на закономерностях, установленных на основе анализа уже изученных белковых структур. ArchCandy пытается по определенным «правилам» сконструировать фибриллярную структуру из аминокислотных остатков, составляющих последовательность исследуемого белка, и, если это не получается, делает вывод о том, что вероятность формирования фибриллы для данного белка очень мала. Однако для уверенности в работе программы ее нужно «обкатать» на более масштабной выборке, чем несколько десятков белков, уже известных своей способностью образовывать фибриллы.
Подробнее об этом читайте в статье «Архитекторы молекул» А.Ю. Бакулиной, к.б.н., зав. лабораторией структурной биоинформатики и молекулярного моделирования НГУ